«Определение пола можно в общих чертах разделить на две категории: генетическое определение пола и определение пола в окружающей среде (ESD)», — говорит Ватанабе.В нормальных условиях Daphnia magna размножается бесполым путем, образуя только самок. Однако во время сильного стресса, такого как нехватка пищи, он будет применять ESD также к самцам, произведенным бесполым путем, что будет способствовать половому размножению.
В первом исследовании, используя редактирование генов на основе TALEN, группа успешно прикрепила флуоресцентный репортер к гену doublesex1, чтобы наблюдать за пространственной экспрессией doublesex1 в эмбрионе Daphnia magna в режиме реального времени. Исследование показывает, когда и где в эмбрионе впервые проявляется doublesex1, и как это выражение изменяется со временем, вызывая мужские черты.«Наши результаты показывают, что роль doublesex1 зависит от времени и места.
Ген задействуется только тогда и там, где это необходимо», — говорит Ватанабе.Эти находки разбивают экспрессию dobulesex1 для развития самцов на шесть стадий, включая две ранее не идентифицированные стадии, инвагинацию стомодеальной ткани и миграцию кумулюса.Хотя оба пола несут ген, временная экспрессия doublesex1 у мужчин намного дольше, чем у женщин, что позволяет предположить, что определенные факторы ведут себя по-разному у обоих полов.
Во втором исследовании Ватанабе демонстрирует, что фактор транскрипции отвечает за экспрессию doublesex1. Известно, что Врилле играет роль в росте и циркадных ритмах, но группа обнаружила, что он чувствителен к стрессу окружающей среды.
Команда Ватанабэ обнаружила, что подавление экспрессии Vrille в зародышах мужского пола или форсирование его экспрессии в развивающихся эмбрионах женского пола заставляло эмбрионы проявлять признаки противоположного пола и изменять экспрессию doublesex1.Большинство эмбрионов в экспериментах погибли, вероятно, потому, что Vrille имеет решающее значение для многих других биологических функций, помимо развития пола, но данные, по словам Ватанабе, ясно показали, что Vrille активирует транскрипцию doublesex1 посредством кооптации гена.«Коопция генов — это эволюционный метод, с помощью которого гены принимают новые функции. У людей нет Врилле.
У них есть ортолог, E4BP4 / NFLIL3», — говорит он, добавляя, что изучение этой кооптации у Daphnia magna может дать представление о эволюция E4BP4 / NFLIL3 у людей.Результаты исследований согласуются с данными других животных и, подчеркивает Ватанабе, поддерживают использование Daphnia magna для изучения эволюции полового диморфизма.
«Ряд групп изучали развитие специфических для пола признаков у модельных организмов, таких как мышь и дрозофила. Эти модели информативны, но они не подходят для изучения эволюции.
Daphnia magna имеет более предковую позицию и уникальную половую систему», — сказал он. он говорит.